【正文】 等位面的變化，視電阻率也會發(fā)生變化。由于供電電極位于隧道中，其電場呈全空間分布，可利用全空間電場理論對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析解釋。 三極超前探測 方法 ： 將三極測深進(jìn)一步演變，可以進(jìn)行三極超前探測。 1） 對稱四極方法 為了在地下建立人工直流電場，一般采用對稱四極裝置，其中 A、 B 為 供電電極， M 、 N 為測量電極，由于電極尺寸大小相對于 AB、 MN距離來說很小，因此可以認(rèn)為 AB 供電點為點電源。 TSP 報告中應(yīng)附的成果圖表： ① 現(xiàn)場數(shù)據(jù)記錄表 ； ② TSP 地震波超前預(yù)報成果圖標(biāo) ，主要包括：地震波三分量原始記錄圖、水平剖面與鉛垂剖面地震波偏移歸位成果圖、 TSP 綜合地質(zhì)預(yù)報成果圖、三維空間地質(zhì)界面分布圖和巖體比速度參數(shù)成果圖、三維空間橫斷面掃描成果圖 。“ TSPwin 處理系統(tǒng)”的預(yù)報數(shù)據(jù)處理流程 見圖 445。 c、 接收孔口的降噪封堵器安裝 在隧道地震波預(yù)報的采集工程中，隧道內(nèi)的噪音、以及震源激發(fā)產(chǎn)生的隧道管波等噪音，均影響有效波采集記錄的質(zhì)量，所以安裝好孔口的降噪封堵器是一個重要步驟。注入耦合劑有兩種辦法：第一，有廠家供應(yīng)的耦合劑卷條件下，用專用推桿（或鋼筋棍）把耦合劑卷推至孔底，或用鋼筋棍扎破耦合劑卷；第二，在現(xiàn)場臨時不具有耦合劑條件下，可以采用黃油作為耦合劑，操作的步驟是用工具把黃油注入接收孔的孔底，保證孔底充滿黃油的長度為 20cm 左右，可以滿足探頭的耦合條件。 新建成都至蘭州鐵路成都至川主寺段 站前工程 施工 CLZQ9標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報專項施工方案 23 ⑴ 洞內(nèi)數(shù)據(jù)采集 洞內(nèi)數(shù)據(jù)采集主要由接收器、數(shù)據(jù)記錄設(shè)備以及起爆設(shè)備三大部分組成 ， 見圖 443。 測線布置 ①接收器孔 位置：在隧道邊墻（面對掌子面），距離掌子面大約 70m； 數(shù)量： 2 個，隧道左、右邊墻各一個； 直徑：φ 50mm/孔深 2m； 布置： 垂直于隧道軸向 ，用環(huán)氧樹脂固結(jié)， 水平布置 ； 高度：離地面 1m。 ① 記錄單元： 12 道， 24 位 A/D 轉(zhuǎn)換， 采樣率： 、 、 、 、 、 1ms， 記錄長度： ~8192ms，動態(tài)范圍 120dB 。地震波接收器安置在孔中，采取左右洞壁各布置一個接收器的原則。 物探法 TSP超前地質(zhì)預(yù)報 （地震波反射法） TSP 超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)是專門為隧道和地下工程超前地質(zhì)預(yù)報研制開發(fā)的在這個領(lǐng)域最先進(jìn)的設(shè)備，它能方便快捷地預(yù)報掌子面前方較長范圍內(nèi)的地質(zhì)情況，它彌補傳統(tǒng)地質(zhì)預(yù)報方法只能定性預(yù)報無法定量預(yù)報的缺陷，為更準(zhǔn)確的地質(zhì)預(yù)報提供了一種強有力的科學(xué)方法和工具，它不僅可以及時地為隧道施工變 更施工工藝提供依據(jù)，而且可以減少隧道施工中突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害的危險性，為隧道施工提供施工更安全保障，減少人員和設(shè)備的損傷，同時也就帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益。 圍巖穩(wěn)定性評價和預(yù)報 根據(jù)地質(zhì)素描得到地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)、水文地質(zhì)特征等，判定圍巖完整性和圍巖分級，結(jié)合勘察和地質(zhì)調(diào)查取得的地質(zhì)資料預(yù)測隧道前方地質(zhì)情況。 ⑤ 塌方 應(yīng)記錄塌方部位、方式與規(guī)模及其隨時間的變化特征，并分析產(chǎn)生塌方的地質(zhì)原因及其對繼續(xù)掘進(jìn)的影響。 對洞內(nèi)巖體節(jié)理、裂隙進(jìn)行定性及定量統(tǒng)計量測，查明其性質(zhì)、組數(shù)、產(chǎn)狀、間距、延伸長度、張開寬度、粗糙程度、蝕變情況、密度、地下水及充填情況，以及節(jié)理裂隙的組合狀況等，并分析優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面對圍巖穩(wěn)定性的影響。 新建成都至蘭州鐵路成都至川主寺段 站前工程 施工 CLZQ9標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報專項施工方案 19 地質(zhì)素描 地質(zhì)素描是隧道開挖后及時記錄隧道洞身和掌子面地質(zhì)情況的一種方法， 它是地質(zhì)調(diào)查的細(xì)化和補充，結(jié)合勘察和地質(zhì)調(diào)查取得的地質(zhì)資料，可以對隧道掌子面前方地質(zhì)情況進(jìn)行預(yù)測，并提出工程措施意見，同時為隧道運營維護(hù)提供全面準(zhǔn)確的地質(zhì)資料。 ② 地質(zhì)構(gòu)造 主要調(diào)查破碎帶及節(jié)理裂隙特征。 斷 層 預(yù) 報熟 悉 隧 道 勘 察 設(shè) 計 文 件 資 料補 充 隧 道 地 表 地 質(zhì) 調(diào) 查隧 道 地 表 斷 層 出 露 位 置 、 產(chǎn) 狀 、 寬 度斷 層 在 隧 道 中 可 能 出 露 的 位 置斷 層 出 露 預(yù) 兆紅 外 探 測電 磁 波 反 射 法 探 測地 震 波 、 聲 波 反 射 法 探 測超 前 鉆 孔斷 層 出 露 位 置 、 寬 度 預(yù) 報地 表 地 下 構(gòu) 造 相 關(guān) 分 析洞 內(nèi) 地 質(zhì) 調(diào) 查 圖 352 斷層預(yù)報程序框圖 新建成都至蘭州鐵路成都至川主寺段 站前工程 施工 CLZQ9標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報專項施工方案 10 第 四 章 施工超前地質(zhì)預(yù)報方法 結(jié)合沿線隧道地質(zhì)條件，超前地質(zhì)預(yù)報工作采用由面到點、長短結(jié)合、地面調(diào)查與洞內(nèi)預(yù)報相結(jié)合、定性與定量相結(jié)合的方法，確保預(yù)報的準(zhǔn)確性。 斜井工區(qū)、隧道反坡施工地段處于富水區(qū)時，超前鉆探作業(yè)時應(yīng)做好突涌水處治的方案。 圖 341 常規(guī)預(yù)報工藝流程 圖 加強預(yù)報：主要采取以地質(zhì)分析為基礎(chǔ)、物探方法 結(jié)合鉆探方法 為手段 ，宏觀預(yù)報（地表調(diào)查）、中長距離預(yù)報（ TSP 預(yù)報）、短距離預(yù)報（表面地質(zhì)雷達(dá) 、 紅外線預(yù)報 、超前地質(zhì)鉆孔和加深炮眼 ）相結(jié)合的預(yù)報體系。 施工超前預(yù)報工作流程 隧 道施工超前地質(zhì)預(yù)報工作采用長短結(jié)合、上下對照、定性與定量相新建成都至蘭州鐵路成都至川主寺段 站前工程 施工 CLZQ9標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報專項施工方案 7 結(jié)合，多方法、多頻次相互印證的原則，進(jìn)行綜合施工超前地質(zhì)預(yù)報。 ⑷ 紅外探測 法 ：采用紅外線探測儀對隧道前方掌子面水文地質(zhì)條件進(jìn)行探測，宏觀掌握掌子面前方短距離（大約 30m）范圍內(nèi)的富水帶位置及富水情況。施工地質(zhì)預(yù)報是一項系統(tǒng)性的工作，需納入施工工序。 長距離預(yù)報 長距離預(yù)報主要采用地質(zhì)分析法，根據(jù)地面測繪和其它基礎(chǔ)資料對隧道通過區(qū)的地質(zhì)界線、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、圍巖級別、儲水構(gòu)造、富水規(guī)模、巖溶發(fā)育規(guī)律及特征、其它不良地質(zhì)及特殊地質(zhì)發(fā)育情況進(jìn)行長距離、宏觀預(yù)測預(yù)報，分 析和把握存在的主要工程地質(zhì)問題、主要地質(zhì)災(zāi)害隱患及其分布范圍、在隧道內(nèi)揭示的大致里程等，從而制定預(yù)報預(yù)案，預(yù)報距離一般在掌子面前方 100m 以上，并根據(jù)揭示情況進(jìn)行不斷的修正。 不良地質(zhì)與特殊巖土地段 ⑴ 不良地質(zhì)體：本標(biāo)段地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖體破碎， 不良地質(zhì)發(fā)育，主要有滑坡、泥石流、巖堆、危巖落石、巖溶、地震區(qū)、人為坑洞、斷層破碎帶等。 地震動參數(shù) 根據(jù) 20xx年 8 月中國地震局對成蘭鐵路地震安評報告的審查和批復(fù)，本標(biāo)段沿線地震參數(shù)如表 223 所示。 榴桐寨隧道、平安隧道、橫洞及斜井具體圍巖等級見表 22222。山高谷深，嶺谷相間，隧道橫穿龍?zhí)翜?，石大關(guān)等多條間溪流，大致沿岷江上行，為傍山隧道。局部為陡壁，植被較差，屬越嶺隧道。榴桐寨隧道出口段設(shè) 2橫洞一座，平安隧道進(jìn)口段設(shè) 6橫洞和 3斜井。 第二章 工程概況 地理位置及工程范圍 本標(biāo)段起訖里程 左線 D8K149+550～ D8K170+850，右線 YD8K148+753～YD8K170+935，主要包括榴桐寨隧道出口段、龍?zhí)琳舅木€大橋、平安隧道進(jìn)口段?！?60176。局部為陡壁，植被茂盛。圍巖穩(wěn)定性差，節(jié)理較發(fā)育。平安隧道以石大關(guān)斷層為界，分為 2 大構(gòu)造帶：石大關(guān)弧形構(gòu)造帶、較場山字形構(gòu)造帶?？傮w上地表水集中在溝谷，徑流快、靜藏量小。 施工超前預(yù)報 方法及其內(nèi)容 根據(jù)隧道地質(zhì)條件、風(fēng)險源及其風(fēng)險等級，采取不同的超前探測方法，分別為地質(zhì)調(diào)查法、物探法及超前鉆探法 。 本標(biāo)段隧道施工超前預(yù)報主要采用 地質(zhì)調(diào)查法 、物探法、超前鉆探法。 ⑶ TSP超前探測：采用 TSP超前探測，重點查明隧道巖體完整性 ， 軟弱結(jié)構(gòu)面 ， 斷層破碎帶 ， 裂隙發(fā)育帶規(guī)模、大小、發(fā)育位置 ， 對隧道進(jìn)行貫穿 性探測。 ⑺ 掌子面加深炮眼：利用在隧道開挖工作面上炮眼鉆孔，選擇 3～ 5 個鉆孔加深 3m 以上，探測掌子面前方的地質(zhì)情況。其流程見圖341。對巖溶強烈發(fā)育地段可增加鉆孔的數(shù)量及增加地質(zhì)雷達(dá)探測的頻率，并對開挖后的隧道底板用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行隧底巖溶檢測。斷層預(yù)報程序框圖，見圖 352。 ⑶ 調(diào)查內(nèi)容 ① 地層巖性 主要調(diào)查地層的地質(zhì)時代、巖層厚度、層間結(jié)合程度、巖層產(chǎn)狀、巖性、巖石硬度、風(fēng)化程度等。 ④ 地下水的特征 調(diào)查隧道范圍內(nèi)的泉水、井水、水塘、水庫、溝水、河水及其水量、水文、水質(zhì)的變化等。 ② 地質(zhì)構(gòu)造 確定各斷層帶以及主、次斷層（包括影響帶）的位置及與隧道的關(guān)系，描述各斷層的產(chǎn)狀、寬度、富水程度、斷層帶的物質(zhì)組成及其膠結(jié)程度。對存在的有害氣體及放射性危害，應(yīng)分析描述危害源存在情況。 對重點地段，如巖溶、斷層、節(jié)理密集帶、巖性接觸帶、地下水富集帶、巖性變化頻繁或軟硬相間及掌子面地質(zhì)情況與原設(shè)計地質(zhì)條件出入較大等重點地段，除地質(zhì)編錄外，還要進(jìn)行必要的地質(zhì)調(diào)繪和測試。施工一定距離后，作出分段（ 60m/張）完善的地質(zhì)展示圖和總結(jié)。地震波震源采用小藥量炸藥震源，激發(fā)孔在洞壁一側(cè)沿直線 布置，一般采用 24個炮孔激發(fā)，激發(fā)炮點的數(shù)量與采集的地震波信息量有關(guān)。 （見 圖 441） 圖 441 TSP 超前地質(zhì)預(yù)報原理 設(shè)備 采用 TSP 203A 超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)，系統(tǒng)主要組成 。 ③ TSPWIN 版隧道預(yù)報處理軟件。 1 號接收孔炮孔開挖方向接收孔、炮孔孔深都是 2m2 號接收孔掌子面5 ～10m2 0m 2m 圖 442 TSP 超前預(yù)報測線平面示意圖 數(shù)據(jù)采集與分析 TSP203A 超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)分為洞內(nèi)數(shù)據(jù)采集和室內(nèi)分析處理兩大部分。 a、 接收孔的耦合劑注 入 耦合劑的作用是保證探頭與鉆孔巖體良好接觸的必要條件，因此在接收孔的孔底需要注入耦合劑。探頭是三個分量組裝在一起的，安裝時 使用專用工具定向推入孔中，務(wù)必使探頭的“朝向標(biāo)記”朝上，推入的過程中推桿和探頭不要脫離，保證探頭的定向可靠，保證預(yù)報采集地震波的矢量方向要求。 圖 443 TSP203A 洞內(nèi)數(shù)據(jù)采集部分示意圖 圖 444 技術(shù)人員正在洞內(nèi)采集數(shù)據(jù) ⑵ 室內(nèi)計算機分析處理 “ TSPwin 處理系統(tǒng)”的編程依據(jù)隧道地震反射波和繞射波原理，采用多波、多分量分析處理技術(shù)，對于處理中簡單重復(fù)費時的步驟盡量采取自動的處理方式，對于涉及解釋重要結(jié)論的處理過程，程序設(shè)立了源生對新建成都至蘭州鐵路成都至川主寺段 站前工程 施工 CLZQ9標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報專項施工方案 25 比檢查的方式和利用多參數(shù)綜合成果對比功 能，為了方便進(jìn)行地質(zhì)分析推斷解釋，處理系統(tǒng)具有提供二維成果圖和三維空間成果圖件的功能。⑤結(jié)論。直流電法通過在隧道周圍巖層中建立起全空間的穩(wěn)定人工電場，測量該電場的變化規(guī)律，求取巖層的視電阻率，繪制視電阻率曲線或剖面圖，從而達(dá)到了解隧道周圍巖層中的導(dǎo)水和含水構(gòu)造的目的。因此測量的是 MN兩點同心球殼之間的電位差，反映的是 A 點正下方某深度的電性特征。 新建成都至蘭州鐵路成都至川主寺段 站前工程 施工 CLZQ9標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報專項施工方案 27 由于采用點源三極裝置進(jìn)行隧道內(nèi)數(shù)據(jù)采集工作， 供電電極 A 相對無窮遠(yuǎn)電極 B 可以看作為點電源 。通過在隧道 工作面 后方布置電極，從而可探測出 工作面 前方的異常情況，其工作原理如圖 448 所示。 圖 449 高阻巖層對電流場的排斥作用 利用一個供電電極 A 測到的視電阻率異常是反映整個球殼內(nèi)部的異常，并不能說明異常就在迎頭的前方，因為在以供電電極 AxO 為半徑的球體內(nèi)（ O 為 MN 電極的中點）任何一處異常引起的等位面的變化均可以影響到測量值，因此如果測量值有異常時，不能正確判斷異常點的具體位置。然后在計算機上繪制 A A A3 點視電阻率曲線圖。 （ 4）數(shù)據(jù)處理及成果解釋 數(shù)據(jù)處理與解釋采用以下幾個步驟 ，流程見圖 4412。 ③ 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與計算 電法超前探測技術(shù)的數(shù)據(jù)采集、儀器觀測和紀(jì)錄的數(shù)據(jù)包括點號、極距、供電電流和測量電壓，有的也一并紀(jì)錄視電阻率，數(shù)據(jù)預(yù)處理時不但需要對觀測極距、點號等參數(shù)做少量校正，一般還需要做將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成視電阻率或視電阻率梯度參數(shù)。 ⑤ 前方異常確認(rèn)，假異常剔除 假異常的特點：同一測量點，不同的供電電極產(chǎn)生的電位具有同時放大或同時縮小的關(guān)系，即信號的強弱受供電電極位置的影響較小，這說明接收點附近存在異常體即 “ 假異常 ” ，由于該異常體距離測量電極很近，在接收信號中所占的比重遠(yuǎn)大于隧道前方異常所占的比重。 圖 4413 高分辨電法分析成果圖 ⑨ 依地質(zhì)資料解釋 把經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)結(jié)合以已經(jīng)搜集到的隧道周圍或者附近區(qū)域的地質(zhì)資料進(jìn)行解釋，比如導(dǎo)水?dāng)鄬拥牡刭|(zhì)信息等。測線布置如圖 441 4415 所示。天線按固定間距移動，移動一次采集一道數(shù)據(jù)，這種信號觸發(fā)方式非常適合掌子面惡劣的工作條件。 成果資料 室內(nèi)計算機分析處理一般在 24 小時內(nèi)完成并報告有關(guān)部